Шельф, его строение и полезные ископаемые (стр. 2 из 8)

Шельф издавна используется в целях рыболовства и промысла морских животных; промышленный лов рыбы в шельфовых водах составляет 92%. Широко развернулись на Шельф работы по поискам и разведке полезных ископаемых, в особенности нефти и газа. В 1975 на долю «морской нефти», добываемой на Шельф, приходилось 20% мировой добычи нефти; ведутся также поиски и эксплуатация россыпных полезных ископаемых (касситерита, титаномагнетита, алмазов, золота и др.).

Происхождение шельфа обычно связывают с эвстатическими колебаниями уровня вод Мирового океана, обусловленными глобальными изменениями климата. В меньшей степени распространены Шельф, образующиеся при отступании берега под действием абразии или при подводном накоплении мощных толщ осадков у края континента. Современное положение бровки шельфа, за которой начинается континентальный склон, в связи с проявлением вертикальных движений земной коры неодинаково и колеблется в интервале глубин 90-500 м при среднем значении 132 м. Рельеф шельфа свидетельствует о проявлении поверхностных эрозионных процессов - здесь известны речные и ледниковые формы рельефа (подводные русла рек и пролювиальные долины), ископаемые льды и торфяники с остатками мамонтов и других наземных животных, что подтверждает прежнее положение суши на шельфе.

Неровности на поверхности шельфа сохранились с того времени, когда шельфы были подняты выше уровня моря. Таким временем была эпоха четвертичного оледенения, когда значительные массы атмосферной воды были связаны в материковых льдах и уровень Мирового океана стоял ниже современного на 100—150 м. К субаэральным эрозионным формам принадлежат, например, подводные долины на дне Северного моря, о которых уже упоминалось выше. Глубокая подводная долина прорыта в шельфе против устья р. Гудзон на Атлантической окраине Северной Америки, и аналогичные подводные долины обнаруживаются против устьев многих других рек.

Иные неровности на поверхности шельфа связаны с неравномерным накоплением осадков. Но в целом шельф характеризуется чрезвычайно пологим рельефом, что является следствием перемывания осадков волнами и выравниванием их поверхности на уровне базиса действия волн.

Рельеф континентального шельфа свидетельствует о проявление поверхностных эрозионных процессов – сдесь известны речные и ледниковые формы рельефа, ископаемые льды и торфянники с остатками мамонтов, подтверждающих прежнее положение суши на шельфе.

Реконструкция климата и связанных с ним изменений уровня океана свидетельствует о том, что в течение всего фанерозоя (560 млн. лет) не прекращались эвстатические колебания, а в отдельные периоды уровень вод Мирового океана повышался на 300-350 м относительно его современного положения. При этом значительные участки суши (до 60% площади континентов) оказывались затопленными.

Формирование шельфа

На сегодняшний день науке известны два способа образования шельфов:

Эвстатические колебания

В результате абразии

Эвстатические колебания, вообще говоря, медленные ("вековые") колебания уровня Мирового океана, вызываемые изменением общего объема его воды. Одна из причин эвстатического колебания - таяние покровных ледников на материках. Так, во время четвертичного оледенения значительное количество воды было сосредоточено в покровных и плавающих льдах; при этом уровень океана был ниже на 100-150 м. Так смена уровня моря в различные геологические эпохи приводит к изменению осадконакопления.

Море производит большую работу по разрушению горных пород (абразия), переносу (транспортировке) обломочного материала, отложению осадков, из которых впоследствии образуются осадочные горные породы. Особенно значителен последний вид его деятельности.

рис. 2 Схема для пояснения разрушения морских берегов при различных направлениях падения пластов.

Падение пластов: а — в сторону моря: б — в сторону материка; в — горизонтальное залегание.

[9]

Разрушительная работа морей и океанов особенно значительна у крутых, обрывистых берегов, где глубина сравнительно большая. Во время больших бурь морские волны вместе с течением перекатывают глыбы пород весом до 30—40 м на расстояния до 10—12 м. Во время бурь, волны оказывают на поверхность берега давление, достигающее 10—30 м на 1м2. По отвесным береговым скалам они поднимаются иногда на высоту до 20 м и затем низвергаются обратно в море. Приливные морские волны нередко вторгаются в устья рек и бурно несутся вверх по их течению, производят большие наводнения на значительных площади.

Волны своими ударами разрушают морские берега. Образуются глыбы и обломки пород, которые подхватываются течением и новыми волнами. Морские берега разрушаются главным образом от бомбардировки глыбами и обломками пород, а также в результате химического воздействия морской воды. При прочих одинаковых условиях разрушение берегов происходит тем интенсивнее, чем больше разница в уровнях моря во время приливов и отливов.

Естественно, что горные породы морских берегов разрушаются от морских волн не с одинаковой скоростью. На эту скорость влияют крепость пород, их структура, текстура и характер залегания (тектоника береговых участков земной коры).

Максимальная скорость разрушения берега наблюдается в том случае, когда осадочные горные породы надают в сторону материка (рис. 2, б), и минимальная, когда они падают в сторону моря (рис. 2, а). При горизонтальном залегании пород (рис. 2, в) скорость будет средней.

Породы трещиноватые, слабо сцементированные разрушаются быстрее, чем массивные, сцементированные.

Груды глыб и обломков пород, возникающие у береговых склонов, на некоторое время защищают береговые скалы и утесы от дальнейшего разрушения. Набегающие волны разбиваются о них и в значительной степени растрачивают свою кинетическую энергию. Глыбы и обломки, в конце концов, размельчаются, и морские волны с полной силой вновь начинают разрушать крутые, обрывистые берега. В результате ударов морских волн о берег образуется волноприбойная терраса.

Рис. 3. Схема образования волноприбойной террасы (ниши). 1— коренные породы континента; 2 — контуры континента и его склонов до абразии; 3 — то же после образования волноприбойной террасы; 4 —

осадки на волноприбойной террасе; 5 — постепенное образование ниши;

6— постепенное обрушение пород из кровли ниши.

[9]

На (рис. 3) показан профиль через крутой берег сравнительно глубокого моря. MN —уровень моря при приливе, KF, —уровень его при отливе. Во время бурь и штормов морские волны, ударяясь о берег, разрушают его. Вдоль берега образуется выемка, называемая волноприбойной, которая постепенно растет внутрь материка. Породы, нависающие над выемкой, вследствие процессов выветривания,

собственного веса, работы подземных вод и по другим причинам постепенно обрушиваются и превращаются в глыбы и обломки, которые подхватываются волнами и течением и продолжают дальнейшее разрушение берега. Линия ABMK — первоначальный склон берега; линия ACDF —новый склон берега; FER — волноприбойная терраса. Эта терраса бывает, сложена коренными породами, но чаще на ней залегает обломочный материал, получающийся от разрушения берега, в виде глыб, гравия, галек, щебня, песка и ила.

Волноприбойная терраса постепенно увеличивается в сторону берега и достигает иногда ширины 2 км. Глубина ее, соответственно изменяется от нуля в точке F до 20 м в точке R. Скорость роста волны прибойной террасы по мере ее расширения вследствие трения воды о дно уменьшается. Почти вся кинетическая энергия прибоя начинает затрачиваться на отложение осадков.

Если участок земной коры, где формируется волноприбойная терраса, испытывает эпейрогеническое опускание, последняя постепенно переходит в шельф (материковую отмель). Глубина шельфа достигает 200 м и более, ширина бывает самой различной и кое-где по берегам северных полярных морей достигает 400—600 км. Моря, покрывающие шельф, называются апиконтинеотальи.

Поверхность волноприбойной террасы, а тем более шельф или материковой отмели имеет очень незначительный уклон (максимум 1—2°) в сторону моря. Можно считать, что эта поверхность горизонтальная. Естественно, в пределах указанной террасы или шельфа залегание осадков почти горизонтальное.

Теперь становится понятным, почему дно морей на глубине от нуля до 200 м называется материковой отмелью. Последняя представляет собой результат постепенного разрушения континента морским прибоем с одновременным эпейрогеническим опусканием и накоплением осадков.

Если эпейрогеническое опускание земной коры в районе берег моря приостанавливается, волноприбойная терраса перестает расширяться. На ней начинают усиленно накапливаться осадки.

В дальнейшем, если эпейрогеническое опускание приближенных морских участков возобновляется, абразионная деятельность морского прибоя вновь усиливается. Волноприбойная терраса возникает на более высоком гипсометрическом уровне, чем прежняя волноприбойная терраса. Обломочный материал, получающийся от образования второй террасы, в значительной степени сносится на первую. Таким же путем могут возникнуть третья, четвертая и более высоких порядков волноприбойные террасы. Они же будут и более молодыми.

На самой молодой волноприбойной террасе будут вскрываться абразией коренные породы. На более древних, гипсометрические ниже расположенных террасах будет происходить аккумуляция обломочного материала, получающегося от абразии в пределах самой молодой волноприбойной террасы.

Отдельные абразионные террасы располагаются в виде спускающихся ступеней. Постепенно эти спуски нивелируются, и возникает незаметно понижающийся в сторону море шельф, покрытый осадкам. Таким образом, шельф возникает вследствие абразии, как при непрерывном, так и прерывистом эпейрогеническом опускании прибрежных областей моря.